[发明专利]一种基于信号子空间旋转特性的波达方向估计算法

摘要

本发明涉及一种波达方向估计方法，特别是一种基于信号子空间旋转特性的波达方向估计算法，属于信号处理技术领域。本发明提出将信号子空间旋转变换思想与旋转不变子空间算法相结合，得到一种新的波达方向估计算法。本发明利用矩阵的秩亏损特性将信号子空间按行分块并进行旋转变换得到新的维度更低的信号子空间，然后结合信号子空间之间的旋转不变特性求解出波达方向角。本发明与现有技术相比，主要解决了ESPRIT算法在低信噪比和少快拍数下估计稳定性较差的问题，同时本方法利用旋转变换降低了信号子空间的维度，从而降低了算法的计算复杂度。

主权项

1.一种基于信号子空间旋转特性的波达方向估计算法，其特征在于：具体步骤如下：(1)构建天线阵，包括子阵X和子阵Y天线阵为M个阵元偶组成的均匀线阵，每个阵元偶包含两个响应特性完全相同的阵元，且阵元间距为位移矢量Δ，阵元偶之间的间距为d，将均匀线阵分为两个平移矢量为Δ的子阵X和子阵Y，子阵X由阵元偶x₁,x₂,…x_M组成，子阵Y由阵元偶y₁,y₂,…y_M组成，假设P个来自空间远场窄带的独立目标信号源入射到该等距的均匀线阵上，信号的入射方向为θ₁,θ₂,…θ_P，其中，M≥P，λ为入射信号的波长；(2)由天线阵中的天线接收机对空间信号采样分别得到子阵X和子阵Y的接收信号矢量即其输出信号矢量X(t)、Y(t)，并将其合并得到整个阵列的输出信号矢量Z(t)；(3)计算信号矢量Z(t)的自相关矩阵Rz，并对其进行特征值分解得到信号子空间；(4)对信号子空间按行进行分块处理，得到低维度的子阵信号子空间Unew；(5)利用子阵信号子空间之间的旋转不变特性构造旋转关系矩阵，从而求得波达方向角。